Peter Tucker
0 
1798
102
Strømmer av gass faller til dommene deres, stuper ned i sorte hull, låst vekk fra universet for alltid. I de siste øyeblikkene sender disse gassy strimlene en siste lysstråle, noen av de lyseste utslippene i universet.
Disse dødsdykkene er for langt borte til å kunne sees direkte, men astronomer har utviklet en ny teknikk for å oppdage de paniske ropene deres om hjelp. De bruker metoden for å teste kunnskapen vår om tyngdekraften i de mest ekstreme miljøene i universet.
I en ny studie så fysikere på spesifikke trekk ved det lyset for å finne ut det nærmeste du kan komme et svart hull uten å måtte jobbe hardt for å forhindre katastrofe - en terskel som kalles den innerste stabile sirkulære bane eller ISCO. Forskerne fant at metoden deres kunne fungere med mer sensitive røntgenteleskoper som kom på nettet.
I slekt: 9 ideer om sorte hull som vil blåse i tankene dine
Over fossen
Hendelseshorisonten til et svart hull er den usynlige linjen i sanden overfor som du aldri kan komme tilbake. Når noe passerer gjennom hendelseshorisonten, selv lyset i seg selv, kan det ikke lenger vende tilbake til universet. Det sorte hullets tyngdekraft er bare for sterk i regionen.
Utenfor et svart hull er imidlertid alt bare dandy. Et bestemt svart hull vil ha en viss masse (hvor som helst fra noen få ganger solens masse for de mindre i galaksen opp til milliarder ganger tyngre for de sanne monstrene som streiferer rundt kosmos), og å kretsa rundt det sorte hullet er akkurat som som kretser rundt noe annet av identisk masse. Tyngdekraften er bare tyngdekraften, og baner er baner.
Faktisk er det mange ting i universet som kretser rundt svarte hull. Når disse dumme eventyrerne blir fanget i det svarte hullets tyngdekrakk, begynner de reisen mot slutten. Når materialet faller mot det sorte hullet, har det en tendens til å bli presset inn i et syltynt bånd kjent som en akkresjonsskive. Den disken snurrer og snurrer, med varme, friksjon og magnetiske og elektriske krefter som gir energi, noe som får materialet til å gløde lys.
Når det gjelder de mest massive sorte hullene, lyser skiltingsskivene rundt dem så intenst at de får et nytt navn: aktive galaktiske kjerner (AGN), som er i stand til å overgå millioner av individuelle galakser..
I akkretisjonsdisken gnager individuelle biter av materiale opp mot andre biter, tapper dem for rotasjonsenergi og fører dem stadig innover til den gapende mygg i det svarte hullets hendelseshorisont. Men likevel, hvis det ikke var for disse friksjonskreftene, ville materialet kunne gå i bane rundt det svarte hullet i evigvarighet, på samme måte som planetene kan omgås solen i milliarder av år.
En rop om hjelp
Når du kommer nærmere det sorte hullets sentrum, når du imidlertid et visst punkt der alle forhåpninger om stabilitet er stukket mot tyngdekraften. Rett utenfor det sorte hullet, men før de når begivenhetshorisonten, er gravitasjonskreftene så ekstreme at stabile baner blir umulige. Når du har kommet til dette området, kan du ikke være i rolig bane. Du har bare to valg: hvis du har raketter eller en annen energikilde, kan du drive deg bort i sikkerhet. Men hvis du er en uheldig gassbit, er du dømt til å falle fritt mot det ventende mørke marerittet nedenfor.
Denne grensen, den innerste stabile sirkulære bane (eller ISCO for elskere av astronomisk sjargong), er en fast prediksjon av Einsteins generelle relativitetsteori, den samme teorien som forutsier eksistensen av sorte hull i utgangspunktet.
I slekt: 8 måter du kan se Einsteins relativitetsteori i det virkelige liv
Til tross for den generelle relativitetens suksess med å forutsi og forklare fenomener i hele universet, og vår sikre kunnskap om at sorte hull er reelle, har vi aldri klart å bekrefte ISCOs eksistens og om det stemmer overens med spådommene om generell relativitet..
Men gassen som faller til dets undergang kan gi en måte for oss å bekrefte den eksistensen.
Danselys
Et team av astronomer publiserte nylig en artikkel i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, som også ble lastet opp til preprint-tidsskriftet arXiv, som beskrev hvordan man kan dra nytte av det døende lyset for å studere ISCO. Teknikken deres er avhengig av et astronomisk triks kjent som etterklangskartlegging, som utnytter det faktum at forskjellige regioner rundt det sorte hullet lyser opp på forskjellige måter.
I slekt: Hvor fører sorte hull?
Når gass strømmer fra akkresjonsskiven, forbi ISCO - den innerste delen av akkresjonsskiven - og inn i selve det sorte hullet, blir det så varmt at det avgir et bredt strøk med høyenergisk røntgenstråling. Det røntgenlyset lyser i alle retninger bort fra det sorte hullet. Vi kan se dette utslippet helt fra Jorden, men detaljene i akkresjonsdiskstrukturen går seg vill i røsten av røntgenglans. (Å forstå mer om akkresjonsdisken vil også hjelpe astrofysikere til å få tak i ISCO.)
Det samme røntgenlyset lyser også regioner godt utenfor akkresjonsskiven, regioner dominert av klumper av kald gass. Den kalde gassen får strøm av røntgenstrålene og begynner å avgi sitt eget lys, i en prosess som kalles fluorescens. Vi kan oppdage dette utslippet også, separat fra røntgenstråling som stammer fra områdene nærmest det sorte hullet.
Det tar tid for lys å reise utover fra ISCO og ytre del av akkresjonsskiven til den kalde gassen; hvis vi følger nøye med, kan vi først se de sentrale regionene (ISCO og de innerste delene av akkresjonsskiven) blusse opp, kort tid etterfulgt av "etterklang" -belysningen av lagene utenfor ISCO og den umiddelbart omliggende akkretjonsdisken.
Tidspunktet og detaljene i det etterklangede lyset avhenger av strukturen på tilskuddsskiven, som astronomer tidligere har brukt for å estimere massen av sorte hull. I denne siste studien brukte forskere sofistikerte datasimuleringer for å se hvordan bevegelsen av gass i ISCO - hvordan gassen dør når den endelig faller mot begivenhetshorisonten for svart hull - påvirker utslippet av røntgenstråler både i nærheten og i det ytre gass.
De fant ut at selv om vi foreløpig ikke har følsomhet for å måle den dødsdømte gassen, burde den neste generasjonen røntgen-teleskoper være i stand til, slik at vi kan bekrefte eksistensen av ICSO og teste om den stemmer overens med spådommene for generelle relativitet, i kanskje de mest gravitasjonelt ekstreme regionene i hele universet.
- De 12 merkeligste objektene i universet
- Fra Big Bang til nåtid: Øyeblikksbilder av universet vårt gjennom tid
- Stephen Hawkings mest fjerne ideer om sorte hull
Opprinnelig publisert på .
TILBUD: Spar 45% på 'Slik fungerer det' Alt om plass 'og' Alt om historie '!
I en begrenset periode kan du tegne et digitalt abonnement på et av våre mest solgte vitenskapsmagasiner for bare 2,38 dollar per måned, eller 45% avslag på standardprisen for de første tre månedene. Se tilbud
Se alle kommentarer (0)